Was Darunter Leuchtet: Die Geheimnisse Des Unsichtbaren Erleuchten

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Wissenschaftler setzen ihre suche nach biolumineszenten und biofluoreszierenden organismen in korallenriffen auf der ganzen welt fort.

Dieser Artikel hinter den Kulissen wurde WordsSideKick.com in Partnerschaft mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Vergiss die funkelnden Sterne am Nachthimmel. Die wahrhaft glühenden Schönheiten liegen Hunderte von Metern unter der Meeresoberfläche: Winzige biofluoreszierende und biolumineszierende Organismen, die die Korallenriffe der großen Ozeane der Welt bewohnen.

Nach den Regenwäldern sind Korallenriffe die zweitgrößte Art von Ökosystem auf der Erde, mit Arten, viele unentdeckte Arten, die nicht nur schön sind, sondern auch für die moderne biologische und medizinische Forschung von Nutzen sind.

Was ist also der Unterschied zwischen Biofluoreszenz und Biolumineszenz? Ein biofluoreszierender Organismus absorbiert Licht von einer externen Quelle, um zu leuchten, während die Lichtquelle eines biolumineszenten Organismus intern ist, verursacht durch eine Reihe chemischer Reaktionen, die innerhalb des Organismus auftreten und Licht nach außen emittieren.

Grün leuchtend

Ein Bild von Leuchtstoff Acroporaeine skleraktinische Koralle aus dem nördlichen Roten Meer, die grün fluoreszierende Proteine ​​exprimiert. Sein allgemeiner Name ist Mondkoralle.

Bildnachweis: David Gruber, Baruch College, City University New York und Vincent Pieribone, Pierce Laboratory der Yale University

Biolumineszenzlicht tritt aufgrund eines Proteins auf, das grün fluoreszierendes Protein oder GFP genannt wird. 2008 ging der Nobelpreis für Chemie an eine Forschergruppe, die GFP aus biolumineszenten Quallen entdeckte und entwickelte. Aequorea victoria. Das Acropora Im nebenstehenden Bild drückt GFP aus, daher leuchtet das grüne Leuchten bei Belichtung mit blauem Licht.

GFP ist als Marker von unschätzbarem Wert. Mit dem Protein markierte Zellen oder Moleküle leuchten, wenn Forscher die Fluoreszenzmikroskopie verwenden. Die Technik ermöglicht es Wissenschaftlern, biologische Prozesse zu verfolgen, die normalerweise unsichtbar sind, wie etwa die Ausbreitung von Krebszellen, das Eindringen von Viren in eine Zelle oder die Mechanismen hinter Nervenzellschäden im Gehirn eines Patienten, der an der Alzheimer-Krankheit leidet.

Durch ein besseres Verständnis dieser Prozesse können Wissenschaftler gezielt bestimmte Bereiche ansprechen und so Heilmittel entdecken. GFP ist auch viel weniger toxisch als andere kleine fluoreszierende Moleküle, wenn es zur Darstellung lebender Zellen verwendet wird. Die Entdeckung von GFP hat das Feld des zellulären Bioimaging revolutioniert.

Mit Unterstützung der National Science Foundation fanden David Gruber von der New Yorker City University, das Baruch College und seine Mitarbeiter GFP in vielen Korallenarten und anderen Meeresorganismen. Sie entdeckten auch eines der hellsten fluoreszierenden Proteine ​​und eine Region des Moleküls, die sich divergent entwickelt. Gruber und sein Team untersuchen derzeit die Anwesenheit des Proteins im Fisch. ein Projekt in Zusammenarbeit mit John Sparks, Kurator für Ichthyologie am American Museum of Natural History in New York City.

Proteine ​​finden

Ein Bild von Cyphastrea microphthalma, einer indo-pazifischen Skleractinian-Koralle, die grüne und rote fluoreszierende Proteine ​​exprimiert.

Ein Bild von Cyphastrea microphthalmaeine indopazifische Skleraktinerkoralle, die grün und rot fluoreszierende Proteine ​​exprimiert.

Bildnachweis: David Gruber, Baruch College, City University New York und Vincent Pieribone, Pierce Laboratory der Yale University

Um ihre Forschung durchzuführen, tauchen Gruber und seine Mitarbeiter mehr als 100 Meter unter der Meeresoberfläche, fast 60 Meter mehr als die meisten Taucher, und verwenden innovative hochauflösende Technologien, um die Meeresorganismen in Aktion zu erfassen trotz schwachem Licht. Beim Tauchen an tropischen Orten wie Australiens Great Barrier Reef und den Kaimaninseln hat das Team, nachdem es erst einmal unter Wasser war, nur 20 bis 30 Minuten Zeit, um so viele Proben wie möglich zu sammeln, manchmal sogar in Anwesenheit von Haien.

Ein Bild von Leuchtstoff Faviaeine skleraktinische Koralle aus dem nördlichen Roten Meer, die rot fluoreszierende Proteine ​​exprimiert. Sein allgemeiner Name ist Hirschhornkoralle.

Bildnachweis: David Gruber, Baruch College, City University New York und Vincent Pieribone, Pierce Laboratory der Yale University

Bisher haben die Forscher rund einhundert Korallen- und Anemonenexemplare gesammelt, die im Museum aufbewahrt werden. Das Team kloniert derzeit die neuartigen fluoreszierenden Proteine ​​aus diesen Proben, um zu untersuchen, ob sie nützliche Marker für das Bioimaging darstellen.

Gruber und seine Kollegen entwickeln auch ein ferngesteuertes Fahrzeug, um die Erkundung tiefer Korallenriffe (mehr als 30 Meter tief) zu ermöglichen und die Biodiversität von Korallen- und Schwammpopulationen zu erfassen.

Durch ein Stipendium, das Forscher und Publikum aus dem Informal Science Education Program der NSF unterstützt, werden die Forschungen von Gruber in der AMNH-Ausstellung "Creatures of Light: Biolumineszenz der Natur" zu sehen sein, die am 31. März 2012 eröffnet wird.

Um mehr darüber zu erfahren, werfen Sie einen Blick auf die Science Bulletins des American Museum of Natural History, in denen Gruber die Besucher regelmäßig über seine Forschungen informiert. "Aglow in the Dark: Die revolutionäre Wissenschaft der Biofluoreszenz, "(Harvard University Press, 2007), ein Buch, das von Gruber zusammen mit Vincent Pieribone, dem Neurowissenschaftler von Yale, verfasst wurde, ist ebenfalls erhältlich und wird bald durch das National Film Board of Canada zu einem IMAX-Film.

Anmerkung des Herausgebers: Die in den "Hinter den Kulissen" -Artikeln dargestellten Forscher wurden von der National Science Foundation unterstützt, der mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und -bildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik beauftragten Bundesbehörde.Alle Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen, die in diesem Material zum Ausdruck kommen, sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der National Science Foundation wider. Siehe die Hinter den Kulissen Archiv.


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